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工業CT的基本原理

發布日期:2021-04-16 作者: 點擊:

工業CT的基本原理

   

工業CT發展到現在,已經經曆了五代,不過,不管哪一代工業CT,工業CT的基本原理都是一樣的。


工業 CT 係統通常由射線源、機械掃描係統與自動控製係統、探測器係統及數據采集係統、計算機係統、輔助係統等組成 。其中, 最核心的原理是:計算機控製射線源發出射線束,數控掃描平台承載被測物體,可以在計算機控製下移動或旋轉,平板探測器則負責采集掃描數據;屏蔽設施確保射線不外泄以及掃描過程的安全;最後,計算機通過采集到的投影數據重建工業 CT 切片圖像,並對圖像中存在的缺陷進行分類。


下麵,黄瓜视频下载安装就工業CT基本原理涉及到的幾個組件做一個介紹:


一、射線源


工業CT最常用的射線源是X射線機和直線加速器,統稱電子輻射發生器。


X射線機和直線加速器產生X射線的機理大體相同,都是利用高速電子轟擊靶物質的過程中,電子突然減速引起的所謂軔致輻射除軔致輻射以外,高速電子和靶物質的內層電子作用時還可能發生一些特征輻射。特征輻射的能量與靶材料原子序數有關,大致在數千電子伏到數十千電子伏的範圍,市售X射線機的峰值射線能量範圍從數十千電子伏到450keV。工業CT由於內在性能的要求,對X射線機的基本要求除了合適的最高工作電壓以外,還要求足夠的電流強度、較小的焦點、良好的穩定性和可靠性。常見的X射線機按焦點尺寸可分為納米射線管、微米射線管、小焦點射線管、常規焦點射線管等。


二、機械掃描與自動控製係統


此係統的主要部件是運動控製器本身,主要負責被檢測工件的旋轉、平移和射線源-探測器等掃描運動軸的掃描運動。在工業CT掃描過程中,掃描運動控製器需要實時采集各個運動軸的位置信息,實現精確的運動控製;同時,需要監控係統狀態、控製射線源和采集係統在預定位置分別出束和采集。因此,運動控製係統的控製性能好壞將會直接影響工業CT掃描位置的精度、采集數據的有效性和圖像重建的準確性。


三、探測器及數據采集係統


工業CT所用的平板探測器根據能量轉換可以分成直接或者間接轉換兩種方式。直接轉換型的FPD使用的是光導體材料,在x射線曝光後轉化為電信號,通過薄膜半導體陣列(Thin Film Transistoraray,TFT)存儲,再經過A/D轉換獲得數字圖像。間接性轉換型FPD使用的是閃爍晶體。在x射線曝光後,能夠將其轉換成為可見光,然後用稿光電二極管陣列,將其轉換為電信號並逐行取出轉換為數字圖像。


四、計算機數據處理係統


計算機數據處理係統要完成的基本工作是采集數據過程的掃描控製、CT圖像的重建和CT圖像的觀測、分析和管理。由此決定了計算機硬件和軟件的結構與組成。


通常把完成CT圖像重建的計算機稱為主計算機。主計算機上應當裝有完整的係統操作的人機對話界麵,能完成對計算機進行所有的操作,並能反饋回全部係統運行狀態的信息。主計算機要完成全部掃描數據的獲取,包括一部分重建之前的預處理,最後重建出CT圖像。醫用CT為了及時得到重建圖像,常常用專用的陣列處理機完成大量的重建計算。但是工業CT圖像一般用個人計算機就已經可以滿足要求。目前CT算法中最大量的還是乘加運算,同時需要處理的數據量大,所以對個人計算機的基本要求是運算速度快和內存容量大。優質顯卡中的GPU可以並行地完成浮點運算,計算速度可以比直接使用個人計算機中的CPU明顯提高,近年來越來越多的人使用GPU提高CT圖像重建和處理的速度。


計算機軟件無疑是CT的核心技術,對於CT的性能有重大影響。計算機軟件尤其是圖像重建技術和圖像處理技術包含一些內容十分廣闊的主題。需要指出的是數據采集完成以後,軟件的“活動舞台”也已經確定,CT圖像的質量已經基本確定,不良的計算機軟件隻會降低CT本來可以達到的圖像質量,而良好的計算機軟件的作用僅僅是盡可能充分利用已有信息,得到盡可能好的結果。


五、輔助係統(輔助電源和安全係統)


一個工業CT係統的部件往往都自帶可以獨立使用市電的電源係統。但對於那些不能保證電壓穩定或幹擾嚴重的電網,就需要有專業的供電係統。


作為CT係統比較專業的問題是輻射防護在應用加速器的高能X射線CT係統的過程中,射線的防護措施更需要許多專業的知識,提供工業CT係統的生產廠家應當提供盡可能詳盡的注意事項。在使用工業CT設備的過程中,需要考慮兩類安全防護問題:一類是對操作人員的,特別要注意對泄漏或散射X射線的防護;另一類是對那些精密電子設備的防護,如晶體管類集成電路等一般都經受不起很大劑量的照射。


以上是工業CT基本原理和係統的介紹,工業 CT 技術結合了計算機、自動控製、機械、光學物理等多項技術,它可以保證被檢測物體在不被物理破壞的情況下獲得物體的斷層圖像,是目前發展國防科技、航空航天技術及大型項目必不可少的技術,已廣泛應用於航天、航空、軍事、核能、石油、電子機械,新材料研究,考古等眾多領域。


了解工業CT的原理後,黄瓜视频在线播放可以有的放矢選擇適合自己的工業CT設備,如是提高射線源的功率,還是擴大探測器的麵積,抑或是選擇CPU更強的計算機係統等等。


工業CT的原理並不複雜,但是由於工業CT是一個集合係統,如何將優秀的子模塊組合成為一個強大的或是適合自我需求的工業CT設備,則需要專業的工程師的谘詢服務。

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本文網址:http://www.pacheart.com/news/799.html

關鍵詞:工業CT

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